天然气发动机用铝活塞材料微弧氧化工艺及CeO 2 掺杂性能研究

发布时间：2023-04-25 03:17

　　铸铝是目前使用最为广泛的活塞材料,使用过程中易发生烧蚀、热开裂等行为,导致活塞失效。通过硬质阳极氧化、气隙隔热等表面防护技术能够一定程度解决活塞的耐热问题。天然气发动机工作时燃烧室内温度比普通燃油发动机高150℃左右,传统的表面处理技术己不能满足活塞的使用要求。本课题采用微弧氧化技术在铝活塞材料表面制备具有隔热性能的CeO2微粒掺杂微弧氧化陶瓷膜层,为铝合金活塞满足天然气发动机的使用要求提供技术支持。本课题采用ZL108铝合金活塞材料为研究对象,通过正交试验的方法,研究了复合电解液的主盐浓度(Na3P04浓度和Na2Si03浓度)、电流密度、氧化时间和占空比对ZL108铝合金微弧氧化膜层基本性能的影响。通过极差分析得到了各因素对膜层硬度和厚度影响规律:随Na3P04浓度增加,膜层硬度逐渐升高,厚度逐渐降低;随Na2SiO3浓度、电流密度、氧化时间和占空比增加,膜层硬度先增高后降低,而膜层厚度则不断上升。方差分析结果显示Na3P04浓度对膜层硬度有显著的影响,氧化时间对膜层厚度具有显著的影响。综合两项分析结果,本实验条件下ZL108铝合金微弧氧化膜综合性能最佳的工艺参数为:Na3P04 ...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铝合金活塞材料研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 铝活塞的应用缺陷
    1.3 铝合金活塞表面热防护技术
        1.3.1 阳极氧化技术
        1.3.2 激光重熔处理
        1.3.3 气隙隔热技术
        1.3.4 陶瓷纤维增强技术
        1.3.5 等离子喷涂陶瓷技术
    1.4 微弧氧化技术研究进展
        1.4.1 微弧氧化膜层击穿机理研究
        1.4.2 微弧氧化膜层性能影响因素
        1.4.3 铝硅合金微弧氧化研究
    1.5 微弧氧化耐热涂层研究
    1.6 本课题研究内容
第2章 实验材料及测试方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料及设备
        2.2.1 实验材料及预处理
        2.2.2 实验设备及药品
    2.3 微弧氧化工艺优化及检测方法
        2.3.1 微弧氧化膜层制备
        2.3.2 微弧氧化试样后处理
        2.3.3 微弧氧化膜层基本性能检测方法
    2.4 CeO₂掺杂微弧氧化膜层制备及检测方法
        2.4.1 CeO₂掺杂微弧氧化膜层制备
        2.4.2 CeO₂掺杂微弧氧化试样后处理
        2.4.3 CeO₂掺杂微弧氧化膜层特性检测方法
第3章 微弧氧化工艺研究结果及分析
    3.1 引言
    3.2 正交实验设计
        3.2.1 正交实验因素范围设定
        3.2.2 正交实验表的设定
    3.3 正交实验结果
    3.4 正交实验硬度结果分析
        3.4.1 极差分析
        3.4.2 方差分析
    3.5 正交实验厚度结果分析
        3.5.1 极差分析
        3.5.2 方差分析
    3.6 正交实验最佳工艺确定
    3.7 结论
第4章 CeO₂掺杂改性对微弧氧化膜层特性影响
    4.1 前言
    4.2 改性微弧氧化膜层基本性能检测
        4.2.1 氧化电压-时间曲线
        4.2.2 硬度与厚度检测
        4.2.3 粗糙度测试
        4.2.4 膜层结合力测试
        4.2.5 膜层耐蚀性测试
    4.3 改性微弧氧化膜层表截面形貌、元素成分和相组成分析
        4.3.1 微弧氧化膜表面形貌及元素分布
        4.3.2 微弧氧化膜截面形貌及元素分布
        4.3.3 微弧氧化膜层的相组成
    4.4 CeO₂掺杂改性对微弧氧化膜层耐热性能的影响
        4.4.1 膜层抗热震性能
        4.4.2 膜层高温抗氧化性能
        4.4.3 膜层隔热性能
    4.5 CeO₂微粒掺杂机理探讨
    4.6 结论
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3800593